Введение к работе
Актуальность темы исследования
Известно, что миллионы людей по всему миру страдают от посттравматических и деструктивных поражений суставного гиалинового хряща. Обычно заболевают люди среднего, наиболее трудоспособного возраста. Особую группу риска занимают лица, испытывающие повышенные физические нагрузки, особенно спортсмены. (Тихилов P.M., 2006; Blanc K.L., 2004; Roos Е.М., 2007).
Гиалиновый хрящ является одной из основных структур, реализующих функцию сустава как органа движения и опоры (Миронов СП., 2008; Котельников ГЛ., 2010; Uchio Y, Vad V.B., Gregard А., 2008).
Особенности его гистоархитектоники на данный момент не позволяют известным консервативным и хирургическим способам лечения деструктивно-дистрофических заболеваний достичь полной регенерации суставного хряща с образованием органотипичной ткани и восстановлением функции сустава. Как правило, повреждения гиалинового хряща заполняются фиброзной или волокнистой хрящевой тканью (Писарев В.Б., Маланин Д.А., 2004; Санкин А.П., 2006; Татаренко-Козмина Т.Ю., 2007; Brittberg М., 2006; Pietsch М., 2007).
Именно поэтому, первостепенной, но в то же время трудновыполнимой задачей в лечении этой группы больных становится полноценная регенерация суставного хряща, определяющая в дальнейшем восстановление функций коленного сустава и нижней конечности в целом (Леднев В.Ю., 2000; Денисов-Никольский Ю.И., 2005; Омельяненко Н.П., 2001; Ami J.I., 2004; Arinzeh T.L., 2005; Horwitz Е.М.,2007).
В последние годы широкую значимость приобрела регенеративная медицина. В связи с этим клеточные и тканевые биотехнологии занимают лидирующие позиции и являются перспективными в клинической травматологии и ортопедии (Волова Л.Т., 2008; Verfaillie С. М., 2002; Kotobuki N. et al., 2004; Otto W. R., 2004).
Цель исследования
Оценить эффективность пластики интраоперационных костно-хрящевых дефектов аллогенными клеточно-тканевыми трансплантатами при травматическом повреждении суставного хряща с позиции регенеративной медицины.
Задачи исследования:
-
Провести иммунофенотипирование и дать морфо-функциональную характеристику культур клеток, полученных из гиалиновой ткани реберного хряща.
-
Исследовать возможность хондродифференцировки в культуре клеток из гиалиновой хрящевой ткани.
-
Установить оптимальный бионоситель для этой популяции клеток и создать аллогенный клеточно-тканевой трансплантат для хондропластики. С помощью методов электронной микроскопии изучить его структуру и наличие в нем клеточного компонента и его жизнеспособность.
-
В эксперименте на животных провести сравнительную оценку характера регенераторных процессов и состояние прилежащей к области повреждений гиалиновой хрящевой ткани при пластике аллогенными комбинированными клеточно-тканевыми трансплантатами только бионосителем и без замещения дефектов биопластическим материалом.
-
Оценить функциональное состояние конечности кролика во всех сериях эксперимента с использованием комплекса количественных морфологических методов, методов лучевой диагностики, компьютерной томографии и доказательной медицины.
Научная новизна
Впервые дана структурно-функциональная характеристика и
проведено иммунофенотипирование культур клеток из реберной
гиалиновой хрящевой ткани кролика с использованием проточной
цитометрии и комплекса иммуногистохимических методов исследо-
вания с применением моноклональных антител, морфологических и морфометрическх методов.
Впервые проведено тестирование на биосовместимость и адгезивную способность клеток из реберной гиалиновой хрящевой ткани к различным аллогенным костным пористым материалам, изготовленным по технологии «Лиопласт», позволившее выбрать оптимальный бионоситель для создания клеточно-тканевого трансплантата (Патент РФ № 2402339 от 27.10.2010).
Впервые создан аллогенный клеточно-тканевой трансплантат (Патент РФ № 2402340 от 27.10.2010) на основе биодеградируемой деминерализованной губчатой кости и культур клеток из реберного хряща. Применение конфокальной и растровой электронной микроскопии позволило выявить интеграцию в бионосителе жизнеспособных фибробластоподобных клеток из реберной гиалиновой хрящевой ткани. Гистологическими исследованиями in vivo установлено наличие жизнеспособных трансплантируемых на носителе клеток.
Впервые с помощью морфометрических, макро- и микроскопических методов исследования in vivo показано, что после пластики интраоперационных костно-хрящевых дефектов комбинированными трансплантатами на основе деминерализованной губчатой спон-гиозы и культур аллогенных клеток из реберного хряща происходит полное восстановление функций конечности животного с замещением дефектов регенератом, визуально не отличимым от окружающей суставной поверхности и гистологически представленным ор-ганотипичной гиалиновой хрящевой тканью.
Практическая значимость
Разработана и изучена на доклиническом этапе в эксперименте на животных новая медицинская биотехнология для восстановления посттравматических дефектов суставного хряща, представляющая собой создание клеточно-тканевого трансплантата на основе деминерализованной спонгиозы и культур клеток из гиалиновой хрящевой ткани реберного хряща и применение его во время операции для
замещения сформированных костно-хрящевых дефектов.
Использование аллогенного клеточно-тканевого трансплантата при хондропластике обеспечивает замещение дефекта новообразованной гиалиновой хрящевой тканью, имеющей типичное для суставного хряща строение, и восстановление структуры субхондраль-ной кости с образованием компактного вещества костной пластины и губчатого компонента, отсутствием дистрофических процессов в окружающей хрящевой ткани и полным восстановлением функций оперированной конечности.
Внедрение результатов исследования
Результаты проведенных исследований используют в учебных процессах ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России кафедры: травматологии, ортопедии и экстремальной хирургии; оперативной хирургии и клинической анатомии с курсом инновационных технологий; гистологии и эмбриологии; общей и клинической патологии: патологической анатомии и патологической физиологии; в Институте экспериментальной медицины и биотехнологий; в ГБОУ ВПО «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика СП. Королева (национальный исследовательский университет), кафедра радиотехнических устройств
Апробация работы
Основные положения диссертационного исследования доложены и обсуждены на IV Всероссийском симпозиуме с международным участием «Актуальные вопросы тканевой и клеточной трансплантологии» (г.Санкт-Петербург, 2010); IV Всероссийской (78-я итоговая) студенческой научной конференции «Студенческая наука и медицина XXI века: традиции, инновации и приоритеты» (г.Самара, 2010) и Всероссийской конференции «Регенеративная биология и медицина» (г.Москва, 2011). Работа поддержана грантом программы У.М.Н.И.К. (г.Самара, 2010).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 3 - в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. Получены 2 патента РФ на изобретения.
Объем и структура работы
